不借助Linux系统，在Windows下如何搭建ZMC900E交叉编译环境

不需要依赖笨重的虚拟机，也不需要安装双系统。抛开繁琐的环境准备，在Windows上轻松搭建交叉编译环境。本文将介绍如何在Windows上搭建交叉编译环境，不借助Linux系统，直接进行交叉编译。

 

 前言

 

嵌入式Linux系统，由于系统资源的匮乏，通常无法安装本地编译器进行本地开发，而需要在借助一台主机进行交叉开发。一般情况下，在主机安装相应的交叉编译器，将在主机编辑好的程序交叉编译后，通过一定方式如以太网或者串口将程序下载到目标系统运行，或者进行调试。一般的交叉开发流程如图1所示。

图1 嵌入式Linux交叉开发一般流程

 

ZMC600E/900E开发的一般模型如图2所示。通常需要一台PC主机，在其中安装好各种进行交叉编译所需要的软件，通过串口和以太网和目标板相连。在主机上进行程序编辑和编译，得到的可执行文件通过串口或者以太网下载到ZMC600E/900E中运行或者进行调试。

图2 嵌入式Linux交叉开发一般流程通常

常见的交叉编译环境中，主机会选用Linux系统。如果主机是Windows系统，通常会采用虚拟机的方式运行Linux系统来搭建环境。其实Windows系统中同样也可以搭建交叉编译环境，在Windows上就可以开发ZMC600E/900E的程序，接下来将介绍如何实现。
 测试环境

 

1. 远程设备：ZMC900E主站控制器2. 主机：Win103. IDE: VS Code4. 所需软件环境：

• cmake版本3.xx，推荐3.20及以上版本
• mingw64（主要需要mingw32-make.exe）获取最新版本s 
• aarch64-linux-gnu(windows)交叉编译链，包括：① 编译器aarch64-linux-gnu-gcc.exe aarch64-linux-gnu-g++.exe等；② aarch64-linux-gnu.cmake 交叉编译工具链配置文件；③ 可以联系我们技术支持获取。

5. VSCode需要的插件：

• C/C++
• C/C++ Extension Pack
• CMake
• CMake Integration
• CMake Tools

图3 VSCode中需要的插件6. 环境变量：

• 将交叉编译链解压到D:/aarch64-linux-gnu（或其他容易找到的地方），将D:/aarch64-linux-gnu/bin 加入环境变量。
• 将CMake和mingw64也加入到环境变量。
• 重启使其生效。

图4 Windows环境变量配置
 搭建交叉编译链

 

本节以hello_world和ecat_io为例子，介绍如何搭建交叉编译工具链，并通过powershell命令行进行交叉编译。

 

1. 安装软件环境&设置环境变量

 

根据第1节介绍，在本节需要准备cmake、mingw64、aarch64-linux-gnu(windows)三个工具软件，并配置环境变量。

 

2.  准备交叉编译工具链说明文件CMAKE_TOOLCHAIN_FILE

 

在前述交叉编译链解压路径 D:/aarch64-linux-gnu/bin 路径下新建文件arm-linux-toolchain.cmake，并添加以下内容：

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# arm-linux-toolchain.cmakeset(CMAKE_SYSTEM_NAME Linux)set(CMAKE_SYSTEM_PROCESSOR arm)
# 设置编译器路径set(CROSS_CHAIN_PATH ${CMAKE_CURRENT_LIST_DIR})# 根据你的安装路径调整交叉编译工具链的位set(CMAKE_C_COMPILER ${CROSS_CHAIN_PATH}/aarch64-linux-gnu-gcc.exe)set(CMAKE_CXX_COMPILER ${CROSS_CHAIN_PATH}/aarch64-linux-gnu-g++.exe)set(CMAKE_LINKER ${CROSS_CHAIN_PATH}/aarch64-linux-gnu-ld.exe)set(CMAKE_AR ${CROSS_CHAIN_PATH}/aarch64-linux-gnu-ar.exe)set(CMAKE_RANLIB ${CROSS_CHAIN_PATH}/aarch64-linux-gnu-ranlib.exe)

 

3. hello_world示例

 

新建文件夹，在文件夹下创建CMakeLists.txt文件，以及main.c源代码文件。在CMakeLists.txt中写入以下内容。

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cmake_minimum_required(VERSION 3.20)project(hello)add_executable(hello main.c)

在main.c中写入以下内容：

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#include
intmain(int argc, char **argv){    printf("Hello world!\n");    return0;}

然后打开powershell，cd至当前目录，并新建build文件夹，此时当前目录下会有以下文件：

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zmc├── build├── CMakeLists.txt└── main.

接下来在powershell下执行以下指令，进行交叉编译

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cd buildcmake -G "MinGW Makefiles" -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE="D:\aarch64-linux\bin\aarch64-linux-gnu.cmake" ..mingw32-make.exe

其中：

• cmake的-G “MinGW Makefiles”参数用于指定生成的工程类型，此处指定为MinGW工程。
• -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=”D:\aarch64-linux\bin\aarch64-linux-gnu.cmake”，-D参数声明了一个变量CMAKE_TOOLCHAIN_FILE，该变量用于指定通过cmake生成交叉编译工程时，交叉编译工具链的配置文件。
• cmake ..，目前位于build文件夹下，..表示指定上层目录中../CMakeLists.txt作为cmake生成的参考文件。

完成后将在build目录下生成一个hello文件，该文件为Linux arm格式的可执行文件，需要上传到ZMC900E运行，运行效果如下。

图5 测试hello_world

 

4. ecat_io示例

 

从“【ZMC900E】在线资料包 examples\zmc.zip”中获取demo程序，其结构如下：

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zmc├── demo│ ├── ecat_io│ │ ├── Makefile│ │ ├── test.c│ │ └── test.xml│ ├── ecat_redundance│ ├── ecat_servo│ ├── esi_update│ ├── foe│ └── master├── include│ └── ecat│ ├── zecm_ex.h│ └── zecm_zh.h└── lib└── libzecm.so

打开demo/ecat_io示例，新建CMakeLists.txt文件，写入以下内容：

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cmake_minimum_required(VERSION 3.10)
project(ecat_io)
include_directories("../../include")link_directories("../../lib")
add_executable(test test.c)
target_link_options(test PRIVATE -lpthread -lrt -ldl -lstdc++ -lm)target_link_libraries(test zecm)

根据实际测试从站对主站程序test.c做相应修改，具体请参考倍福I/O端子操作示例：https://manual.zlg.cn/web/#/211/11214接下来在powershell下执行以下指令，进行交叉编译。

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cd buildcmake -G "MinGW Makefiles" -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE="D:\aarch64-linux\bin\aarch64-linux-gnu.cmake" ..mingw32-make.exe

完成后将在build目录下生成一个test文件，该文件为Linux arm格式的可执行文件。需要将test、test.xml、libzecm.so都上传到ZMC900E运行。
 VSCode搭建图形化交叉编译环境

 

1. VSCode配置CMakeTool

 

此步骤用到的工具链：CMake + make（来自mingw64里包含的mingw32-make.exe） + aarch64-linux-gnu + VS Code&插件CMake等。如果失败需要检查工具链上每一环节是否工作正常。首先，需要先自己写一个给CMake用的交叉编译工具链配置文件。可以参照第2.2节内容。用VSCode打开项目文件夹，例如前面测试的ecat_io示例。然后按ctrl+shift+P，弹出菜单，输入CMAKE查找到CMAKE: QUICK START选项:

图6 CMakeTool工具配置Quick Start点击Add a new preset，然后选择Toolchain File，然后输入aarch64（或其他任意）作为配置项名称。完成后会生成一个CMakePresets.json配置文件。修改其中配置，令其关联到 mingw32-make.exe + aarch64-linux-gnu。

图7 配置CMakePresets.json

 

完成后，保存配置文件，点击左侧工具栏的CMake一栏，找到Delete Cache and Reconfigure，重新生成CMake工程。

图8 生成CMake工程查看下侧Output输出，若无报错，则表示CMake配置成功。

图9 VSCode Output无报错输出

 

2. VSCode + CMakeTool图形化编译

 

在右侧工具栏点击CMAKE项，切换到图形化编译页面：

图10 图形化编译界面

 

是cmake生成Makfile，是编译，底部工具栏的也是编译。先生成cmake工程，后编译程序。根据CMakePresets.json配置，输出路径为out文件夹，可以找到完成编译的程序test。此时如果通过linux的file工具查看该程序的格式可以验证其是arm程序且有debug信息。

图11 工程目录结构

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cd buildcmake -G "MinGW Makefiles" -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE="D:\aarch64-linux\bin\aarch64-linux-gnu.cmake" ..mingw32-make.ex

将test程序、动态库libzecm.so、ENI文件上传到ZMC900E同一目录下，并给test程序加上x权限。然后就可以执行主站程序了。

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# ZMC900E$ chmod +x test$ lstest ENI.xml libzecm.so

 ZMC900E高性能EtherCAT主站控制器

图12 ZMC900E高性能EtherCAT主站控制器

ZMC900E 是ZLG致远电子开发的最新一代EtherCAT主站控制器，其核心采用多核异构的应用处理器，内核包括4+1个64位的ArmCortex-A55核，主频2GHz；3个Cortex-R5F内核，主频800MHz。同时板载4GB LPDDR4、8GB eMMC以及32KB FRAM。

ZMC900E EtherCAT主站控制器为了满足不同的自动化应用需求，集成1路专用EtherCAT口、3路通用以太网、1路CANFD、1路RS485、1路TF卡、1路USB3.0 Host、1路HDMI接口、16路Dl数字输入、16路DO数字输出等接口，灵活满足自动化设备应用需求。

ZMC900E 示意图及接口图如下所示：

图13 ZMC900E接口